安全帶振動(dòng)測(cè)試國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)比較與分析

摘 要：本文通過(guò)比較與分析國(guó)內(nèi)外汽車(chē)安全帶的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)中振動(dòng)試驗(yàn)的差異，著重比較了典型的5份國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中振動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)條件參數(shù)，結(jié)合實(shí)際使用環(huán)境因素分析總結(jié)了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不足之處，為日后國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂時(shí)作參考，以利于進(jìn)一步完善國(guó)內(nèi)汽車(chē)安全帶的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范國(guó)內(nèi)汽車(chē)安全帶市場(chǎng)。

關(guān)鍵詞：安全帶，振動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.01.014

安全帶系統(tǒng)作為汽車(chē)被動(dòng)安全性的主要配置，發(fā)揮著非常重要的作用。安全帶部件屬于我國(guó)強(qiáng)制性檢測(cè)汽車(chē)零部件，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為GB 14166-2013《機(jī)動(dòng)車(chē)乘員安全帶、約束系統(tǒng)、兒童約束系統(tǒng)和ISOFIX兒童約束系統(tǒng)》[1]和GB 8410-2006《汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性》[2]，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均為安全類(lèi)國(guó)家強(qiáng)制檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)除了以上汽車(chē)動(dòng)態(tài)安全性及燃燒安全性檢測(cè)以外，環(huán)境可靠性也是汽車(chē)零部件的耐久使用性能考核的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，有關(guān)安全帶的環(huán)境可靠性試驗(yàn)很多，比如：機(jī)械沖擊、振動(dòng)（三綜合）、溫濕度循環(huán)、鹽霧腐蝕、高低溫沖擊等，其中振動(dòng)（三綜合）試驗(yàn)是關(guān)乎安全帶耐久使用后能否維持原有功能的重要檢測(cè)項(xiàng)目。

振動(dòng)（三綜合）試驗(yàn)是將樣品在一定的溫度條件下，將振動(dòng)應(yīng)力施加到模擬實(shí)車(chē)狀態(tài)的樣品上，以考核樣品的適應(yīng)性。與單一因素（溫濕度或振動(dòng)）試驗(yàn)比較，振動(dòng)（三綜合）試驗(yàn)?zāi)芨鎸?shí)地模擬樣品在運(yùn)輸和使用過(guò)程中的環(huán)境，更客觀地評(píng)價(jià)樣品在溫濕度和振動(dòng)復(fù)合環(huán)境中的適應(yīng)能力。對(duì)于安全帶等汽車(chē)被動(dòng)安全系統(tǒng)中的功能性零部件，發(fā)生在汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)疲勞破壞會(huì)給乘員生命安全帶來(lái)重大的威脅。

目前，涉及汽車(chē)安全帶環(huán)境可靠性的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)有：ISO14 451-2-2 013《Pyrotechnic a r ticles—Pyrotechnic articles for vehicles —Part 2： Testmethods》[3]，QV72003j Mar2014《Seat belts for ECE，EG， US》，GMW14831-2010《Specification for theSafety Belt Component》，AK-LV 104-2009《Restraintsystem Belt Retractors; Requirements and Testing》，PF 90024-2014《Emergency And Automatic LockingSeat Belt Retractor Assembly》等。

1 安全帶的定義和分類(lèi)

安全帶是具有織帶、帶扣、調(diào)節(jié)件以及將其固定在機(jī)動(dòng)車(chē)輛內(nèi)部的連接件，用于在車(chē)輛驟然減速或碰撞時(shí)通過(guò)限制佩戴者身體的運(yùn)動(dòng)以減輕其傷害程度的總成，包括吸能或卷收織帶的裝置。

卷收器是用于全部卷收或部分卷收安全帶織帶的裝置。共分為：無(wú)鎖式卷收器、手調(diào)式卷收器、自鎖式卷收器、緊急鎖止式卷收器、具有較高響應(yīng)極限值的緊急鎖止式卷收器。

無(wú)鎖式卷收器（1型）（non-locking retractor，type 1）：指用很小的力即可將織帶全部拉出，并且拉出量是不可調(diào)整的卷收器。

手調(diào)式卷收器（2型）（m a n u a l l y u n l o c k i n gretractor，type 2）：指由使用者手動(dòng)操作打開(kāi)卷收器的鎖止機(jī)構(gòu)，以獲得所需的織帶拉出量，當(dāng)停止操作時(shí)，可自動(dòng)鎖止的卷收器。

自鎖式卷收器（3型）（automat ica l ly lo ck ingretractor，type 3）：指可按所需長(zhǎng)度自由拉出織帶，并在帶扣扣緊時(shí)，可根據(jù)佩戴者的體形自動(dòng)調(diào)整織帶長(zhǎng)度并鎖止的卷收器，佩戴者如果沒(méi)有解鎖，織帶將不會(huì)進(jìn)一步拉出。

緊急鎖止式卷收器（4型）（emergency lockingretractor，type 4）：指在正常行駛條件下，不限制安全帶佩戴者活動(dòng)自由的卷收器，這種卷收器有長(zhǎng)度調(diào)節(jié)元件，可根據(jù)佩戴者的體形自動(dòng)調(diào)整織帶的長(zhǎng)度，并有一鎖止機(jī)構(gòu)在緊急情況下因下列因素而引起作用：車(chē)輛減速度、從卷收器中拉出、其他自動(dòng)因素（單敏感性）或這些因素的任意組合（復(fù)合敏感性）。

具有較高響應(yīng)極限值的緊急鎖止式卷收器（4N型）（emergency locking retractor with higherresponse threshold，type 4N）：指符合緊急鎖止式卷收器定義內(nèi)容，用在GB 15089規(guī)定的M2、M3、N1、N2、N3類(lèi)車(chē)輛上且具有特殊性能的卷收器。

2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的安全帶振動(dòng)試驗(yàn)條件

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于汽車(chē)安全帶振動(dòng)性能的標(biāo)準(zhǔn)比較多，我國(guó)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 14166-2013《機(jī)動(dòng)車(chē)乘員安全帶、約束系統(tǒng)、兒童約束系統(tǒng)和ISOFIX兒童約束系統(tǒng)》中未涉及振動(dòng)測(cè)試，而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和各主要汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)均有自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其測(cè)試條件有不同程度的差異（見(jiàn)表1）。

由表1可以看出，Q V 7 2 0 0 3 j M a r 2 0 1 4 、GMW14831-2010、ISO14451-2-2013、AK-LV 104-2009、PF 90024-2014的振動(dòng)要求均不太相同。從采用的振動(dòng)波形來(lái)看，這些標(biāo)準(zhǔn)幾乎都使用隨機(jī)波，僅GMW14831-2010使用正弦波。

從振動(dòng)方向而言，這些標(biāo)準(zhǔn)幾乎都分別測(cè)試X軸向、Y軸向和Z軸向，僅GMW14831-2010只測(cè)試Z軸向。

從測(cè)試時(shí)間來(lái)看，QV72003j Mar2014與AK-LV104-2009要求相同，均為12h/軸向。其他3份標(biāo)準(zhǔn)要求均不一致，PF 90 024-2014要求測(cè)試時(shí)間最長(zhǎng)為33h/軸向。

樣品狀態(tài)方面，所有標(biāo)準(zhǔn)均要求模擬實(shí)車(chē)安裝角度測(cè)試，而測(cè)試卷收器狀態(tài)不一致。QV72 0 0 3jM a r2 014要求測(cè)試時(shí)一半樣品在駐停位置狀態(tài)，保留剩余織帶在卷帶筒，另外一半樣件在駐停位置狀態(tài)再拉出75%長(zhǎng)度，剩余織帶保留在卷帶筒；GMW14831-2010要求條件：（1）實(shí)車(chē)安裝角度，織帶保留600mm在卷收筒里；（2）運(yùn)輸狀態(tài)，保持織帶自然狀態(tài)；AK-LV 104-2009要求保留2000±50mm織帶在卷收筒內(nèi)，該狀態(tài)幾乎為織帶自然狀態(tài)；PF90024-2014要求測(cè)試時(shí)一半樣品織帶完全拉出，一半樣品織帶不拉出。

在振動(dòng)頻率、加速度、位移等技術(shù)參數(shù)方面，僅GMW14831-2010要求頻率5-20Hz，位移4.5mm正弦掃頻測(cè)試，其他標(biāo)準(zhǔn)為隨機(jī)測(cè)試，具體振動(dòng)頻率和功率譜密度見(jiàn)表2，可以看出僅國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14451-2-2013的振動(dòng)頻率為8～20 0Hz，而其他標(biāo)準(zhǔn)均為振動(dòng)頻率5～20 0Hz，但功率譜密度各有差異。其中PF90024-2014要求較為嚴(yán)格，Z軸向加速度均方根值達(dá)到1.76g。

通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)溫度共有常溫和高低溫環(huán)境兩種，GMW14831-2010和PF 90024-2014標(biāo)準(zhǔn)要求常溫狀態(tài)下測(cè)試，其他標(biāo)準(zhǔn)要求均為高低溫環(huán)境下測(cè)試。高低溫環(huán)境見(jiàn)圖1試驗(yàn)溫度，共分兩類(lèi)，第一類(lèi)以AK-LV 104-20 09為代表，QV720 03j Mar2014與之高低溫環(huán)境相同，每個(gè)振動(dòng)軸向的高低溫環(huán)境總時(shí)間均為12h，低溫-40℃保持3h、高溫共分4種狀態(tài)，以非陽(yáng)光直射的內(nèi)飾部件為例，高溫75℃保持3h；第二類(lèi)為ISO14451-2-2013，每個(gè)振動(dòng)軸向的高低溫環(huán)境總時(shí)間均為2 4h，高低溫交變共涉及3個(gè)溫度狀態(tài)，低溫狀態(tài)-35℃保持約6h、高溫85℃保持約6h、常溫20℃保持5h。

3 國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比較分析與建議

針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)主機(jī)廠的安全帶振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)較多且每家檢測(cè)參數(shù)均有不同程度差異，歸納有以下幾個(gè)方面的差異。

3.1 振動(dòng)波形問(wèn)題

從更好地模擬實(shí)際使用情況出發(fā)，車(chē)輛在行駛過(guò)程中因道路路面不平整，其振動(dòng)現(xiàn)象是隨機(jī)的，因此考核耐久使用壽命，隨機(jī)振動(dòng)波形比正弦振動(dòng)波形試驗(yàn)更具有參考價(jià)值。

3.2 振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)樣品狀態(tài)問(wèn)題

振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，樣品應(yīng)處于實(shí)際使用狀態(tài)，除符合安裝角度、實(shí)際扭力要求以外，安全帶在卷收筒中的狀態(tài)，建議分為安全帶使用中和安全帶不使用兩種實(shí)際情況，對(duì)應(yīng)織帶位置也分為兩種，一種為織帶保持自然駐停位置，保留剩余織帶在卷帶筒，另一種為駐停位置狀態(tài)再拉出75%長(zhǎng)度，剩余織帶保留在卷帶筒。

3.3 振動(dòng)頻率和功率譜密度問(wèn)題

振動(dòng)頻率和功率譜密度不同會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響，部分國(guó)外汽車(chē)集團(tuán)制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，考慮的是當(dāng)?shù)氐牡缆非闆r，但該方法不一定適合我國(guó)的道路情況。建議分為山路和公路幾種路況，通過(guò)路試方法，采集加速度、頻率等相關(guān)數(shù)據(jù)，從而制定適宜的振動(dòng)要求。也可借鑒同樣振動(dòng)環(huán)境的其他內(nèi)飾件振動(dòng)試驗(yàn)方法。

3.4 試驗(yàn)溫度及時(shí)間問(wèn)題

試驗(yàn)溫度的高低及振動(dòng)時(shí)間對(duì)于樣品的測(cè)試結(jié)果有很大的影響。部分標(biāo)準(zhǔn)僅測(cè)試了常溫狀態(tài)，在實(shí)際使用中，夏季高溫暴曬后，安全帶卷收器自身溫度及環(huán)境溫度均較高；冬季北方極寒天氣，安全帶卷收器所處溫度很低；下雨或梅雨季樣品又處于高濕工況，建議將溫度、濕度、振動(dòng)三因素綜合考慮，制定統(tǒng)一的振動(dòng)試驗(yàn)溫濕度條件。在振動(dòng)時(shí)間方面，各標(biāo)準(zhǔn)均不一致，建議從模擬產(chǎn)品老化壽命出發(fā)，制定合理的時(shí)間要求。

3.5 工裝質(zhì)量問(wèn)題

國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的安全帶振動(dòng)試驗(yàn)，均忽略了工裝質(zhì)量的影響。實(shí)際上，工裝質(zhì)量在振動(dòng)過(guò)程中起著重要作用，如果工裝的共振頻率在振動(dòng)試驗(yàn)的頻率范圍內(nèi)，會(huì)加速樣品的損壞。因此，建議增加樣品和工裝的共振頻率要求。

3.6 運(yùn)輸質(zhì)量影響問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)外各項(xiàng)安全帶振動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，考慮了實(shí)際使用狀態(tài)的相關(guān)因素，但忽略了樣品在包裝運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)影響。包裝運(yùn)輸行業(yè)有ESTA211振動(dòng)要求，安全帶產(chǎn)品在裝車(chē)前必須進(jìn)行貨車(chē)運(yùn)輸，建議考慮該因素，修改或增加振動(dòng)條件。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)比對(duì)分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)安全帶的標(biāo)準(zhǔn)，提出了這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)需要考慮和重視的問(wèn)題，為今后制定更科學(xué)、合理、全面且適合我國(guó)國(guó)情的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系提供一定參考，為保障我國(guó)自主品牌的汽車(chē)安全帶品質(zhì)提供更適合的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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